JPH0534463A - X線イメージセンサ - Google Patents
X線イメージセンサInfo
- Publication number
- JPH0534463A JPH0534463A JP19428491A JP19428491A JPH0534463A JP H0534463 A JPH0534463 A JP H0534463A JP 19428491 A JP19428491 A JP 19428491A JP 19428491 A JP19428491 A JP 19428491A JP H0534463 A JPH0534463 A JP H0534463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- array
- scintillator
- image sensor
- ray image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 本考案はS/N比の高いX線イメージセンサ
を得る。 【構成】 X線を可視光に変換するシンチレータ1と、
該可視光を検出するフォトダイオードアレイ6との間に
集光レンズアレイとを設け、フォトダイオードアレイ6
の受光面にシンチレータ1からの可視光を集光するよう
にしたX線イメージセンサ。
を得る。 【構成】 X線を可視光に変換するシンチレータ1と、
該可視光を検出するフォトダイオードアレイ6との間に
集光レンズアレイとを設け、フォトダイオードアレイ6
の受光面にシンチレータ1からの可視光を集光するよう
にしたX線イメージセンサ。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX線イメージセンサに関
し、特にS/N比の大なる医療用に適したX線イメージ
センサに関する。
し、特にS/N比の大なる医療用に適したX線イメージ
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のX線イメージセンサは、X線を吸
収して可視光を放射するシンチレータと、その放射され
た可視光を検出する多数のフォトダイオードアレイから
なるイメージセンサとから構成されている。シンチレー
タ材料としてはTlイオンをヘビードープしたCS Iな
どが用いられている。これはX線を吸収して励起され、
波長が560nmの可視光を放射する。そのシンチレー
タからの可視光を多数のフォトダイオードアレイからな
るイメージセンサで受ける。
収して可視光を放射するシンチレータと、その放射され
た可視光を検出する多数のフォトダイオードアレイから
なるイメージセンサとから構成されている。シンチレー
タ材料としてはTlイオンをヘビードープしたCS Iな
どが用いられている。これはX線を吸収して励起され、
波長が560nmの可視光を放射する。そのシンチレー
タからの可視光を多数のフォトダイオードアレイからな
るイメージセンサで受ける。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
X線イメージセンサは、以下に述べる欠点があった。
X線イメージセンサは、以下に述べる欠点があった。
【0004】(1)X線イメージセンサのフォトダイオ
ードは、互いに絶縁分離したり、またフォトダイオード
から信号取出し電極や、信号読取り用スイッチング素子
としての薄膜トランジスタを設ける必要があるため、フ
ォトダイオードの実効受光面積に対するそのフォトダイ
オードが受持つべきシンチレータの発光面積比(以下、
開口率という)が0.5以下になる。従って、シンチレ
ータ内で可視光に交換されたX線の光信号が全てフォト
ダイオードに到達しないため、大きな信号を出力できな
い。
ードは、互いに絶縁分離したり、またフォトダイオード
から信号取出し電極や、信号読取り用スイッチング素子
としての薄膜トランジスタを設ける必要があるため、フ
ォトダイオードの実効受光面積に対するそのフォトダイ
オードが受持つべきシンチレータの発光面積比(以下、
開口率という)が0.5以下になる。従って、シンチレ
ータ内で可視光に交換されたX線の光信号が全てフォト
ダイオードに到達しないため、大きな信号を出力できな
い。
【0005】(2)X線イメージセンサのフォトダイオ
ードはその受光面積を大きくすると暗電流(入力信号が
ない時にフォトダイオードを流れる電流)が増加し、特
に照射できるX線量に制限を受ける医療用のX線イメー
ジセンサとして用いる場合等、微弱なX線による光信号
を検出するため、フォトダイオードの受光面積を大きく
してもS/N比を高くとれない。
ードはその受光面積を大きくすると暗電流(入力信号が
ない時にフォトダイオードを流れる電流)が増加し、特
に照射できるX線量に制限を受ける医療用のX線イメー
ジセンサとして用いる場合等、微弱なX線による光信号
を検出するため、フォトダイオードの受光面積を大きく
してもS/N比を高くとれない。
【0006】(3)測定入射するX線はシンチレータ内
で全て吸収しきれない場合があり、フォトダイオードや
薄膜トランジスタを集積したセンサ部まで到達して、フ
ォトダイオードや薄膜トランジスタを劣化する欠点があ
った。
で全て吸収しきれない場合があり、フォトダイオードや
薄膜トランジスタを集積したセンサ部まで到達して、フ
ォトダイオードや薄膜トランジスタを劣化する欠点があ
った。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたものであって、本発明はX線を可視
光に変換するシンチレータと、変換された可視光を検出
するフォトダイオードアレイとを設けたX線イメージセ
ンサにおいて、該シンチレータとフォトダイオードアレ
イとの間に集光レンズアレイを設け、該フォトダイオー
ドアレイを構成する夫々のフォトダイオードの受光面に
該シンチレータからの可視光を集光するようにしたX線
イメージセンサである。
するためになされたものであって、本発明はX線を可視
光に変換するシンチレータと、変換された可視光を検出
するフォトダイオードアレイとを設けたX線イメージセ
ンサにおいて、該シンチレータとフォトダイオードアレ
イとの間に集光レンズアレイを設け、該フォトダイオー
ドアレイを構成する夫々のフォトダイオードの受光面に
該シンチレータからの可視光を集光するようにしたX線
イメージセンサである。
【0008】本発明においては、該集光レンズアレイは
平板透明板内に多数の微小レンズが埋め込まれており、
且つ該微小レンズの埋め込まれた該平板透明板の一面に
該シンチレータを設けることができる。
平板透明板内に多数の微小レンズが埋め込まれており、
且つ該微小レンズの埋め込まれた該平板透明板の一面に
該シンチレータを設けることができる。
【0009】また、本発明においては、該シンチレータ
からの可視光が該平板透明板の他面に集光するようにす
ると共に、該平板透明板の他面の集光点にフォトダイオ
ードの受光面が形成されたフォトダイオードアレイを設
けることができる。
からの可視光が該平板透明板の他面に集光するようにす
ると共に、該平板透明板の他面の集光点にフォトダイオ
ードの受光面が形成されたフォトダイオードアレイを設
けることができる。
【0010】更にまた、本発明においては、該平板透明
板内に埋め込まれる微小レンズの口径はフォトダイオー
ドのピッチに応じて変わるが、通常100μm〜400
μmのものが用いられ、該フォトダイオードアレイの各
フォトダイオードの受光面の大きさは20μm×20μ
m〜150μm×150μm、特に50μm×50μm
前後が好ましい。
板内に埋め込まれる微小レンズの口径はフォトダイオー
ドのピッチに応じて変わるが、通常100μm〜400
μmのものが用いられ、該フォトダイオードアレイの各
フォトダイオードの受光面の大きさは20μm×20μ
m〜150μm×150μm、特に50μm×50μm
前後が好ましい。
【0011】
【作用】本発明は集光レンズアレイにより、シンチレー
タからの発光を集光し、フォトダイオードアレイの夫々
のフォトダイオードに入射させるため、フォトダイオー
ドの受光面積を小さくしても実質的な開口率を大きくす
ることができ、そして、フォトダイオードの暗電流を低
減させることもできるのでS/N比を飛躍的に向上す
る。
タからの発光を集光し、フォトダイオードアレイの夫々
のフォトダイオードに入射させるため、フォトダイオー
ドの受光面積を小さくしても実質的な開口率を大きくす
ることができ、そして、フォトダイオードの暗電流を低
減させることもできるのでS/N比を飛躍的に向上す
る。
【0012】また、本発明は、シンチレータとフォトダ
イオードとの間に集光レンズアレイを設けたものである
ので、シンチレータを透過したX線は集光レンズアレイ
等で吸収され、フォトダイオードのX線照射による特性
の劣化が小さく、X線イメージセンサの信頼性が向上す
る。
イオードとの間に集光レンズアレイを設けたものである
ので、シンチレータを透過したX線は集光レンズアレイ
等で吸収され、フォトダイオードのX線照射による特性
の劣化が小さく、X線イメージセンサの信頼性が向上す
る。
【0013】
【実施例】以下、図1、及び図3に示した本発明の実施
例について説明する。まず、微小レンズ2を埋め込んだ
ガラス基板3を用意する。
例について説明する。まず、微小レンズ2を埋め込んだ
ガラス基板3を用意する。
【0014】このガラス基板3はソーダライムガラス板
が用いられ、その一主面にスパッタリング法により厚み
が500nmのTi膜を形成し、このTi膜を互いに接
した直径200μmの多数の円形部が除かれるようにパ
ターニングする。その後、パターニングしたTi膜を付
着したソーダライムガラス板を490℃に加熱された溶
融塩中に150時間浸漬する。溶融塩はTlNO3 のモ
ル比が30%のTlNO3 とKNO3 の混合塩からな
り、Ti膜をマスクとしてガラス中のNa+ と塩中のT
l+ 及びK+ イオンが置換されて、図1に模式的に示し
たようにガラス基板3中に屈折率分布を有する微小レン
ズ2のアレイを形成する。その後、ガラス板からTi膜
を取除き、微小レンズ2を埋め込んだガラス基板3を作
成する。
が用いられ、その一主面にスパッタリング法により厚み
が500nmのTi膜を形成し、このTi膜を互いに接
した直径200μmの多数の円形部が除かれるようにパ
ターニングする。その後、パターニングしたTi膜を付
着したソーダライムガラス板を490℃に加熱された溶
融塩中に150時間浸漬する。溶融塩はTlNO3 のモ
ル比が30%のTlNO3 とKNO3 の混合塩からな
り、Ti膜をマスクとしてガラス中のNa+ と塩中のT
l+ 及びK+ イオンが置換されて、図1に模式的に示し
たようにガラス基板3中に屈折率分布を有する微小レン
ズ2のアレイを形成する。その後、ガラス板からTi膜
を取除き、微小レンズ2を埋め込んだガラス基板3を作
成する。
【0015】このように作成した微小レンズ2を埋め込
んだガラス基板3のレンズ2側の面に蒸着によりTlを
ヘビードープしたCS Iを100μm厚で蒸着してシン
チレータ1を形成し、そしてシンチレータ1の他面にX
線による発光が外に洩れないように、厚さ100nm厚
のAlの反射膜8を蒸着する。
んだガラス基板3のレンズ2側の面に蒸着によりTlを
ヘビードープしたCS Iを100μm厚で蒸着してシン
チレータ1を形成し、そしてシンチレータ1の他面にX
線による発光が外に洩れないように、厚さ100nm厚
のAlの反射膜8を蒸着する。
【0016】他方、シンチレータ1で変換された可視光
を検出するフォトダイオードアレイ6を用意する。この
フォトダイオードアレイ6はガラス基板7に形成され
る。図3に示したフォトダイオードアレイ6について説
明すると、ガラス基板7に厚みが100nmのクロム膜
をスパッタリングで成膜した後パターニングして薄膜ト
ランジスタ23のゲート電極11を形成する。その後、
厚みが300nmのa−SiNxのゲート絶縁膜12
と、100nmのa−Siの活性層13と、活性保護膜
14となる15nmのa−SiNx膜とを夫々プラズマ
CVDで連続して成膜した後、パターニングして活性保
護膜14を形成する。その後、薄膜トランジスタ23
の、コンタクト層15,15′となる厚み100nmの
N型a−SiをプラズマCVDで、ソース電極16、ド
レーン電極16′となる厚みが150nmのCr膜をス
パッタリングで、フォトダイオード6′となる、40n
m厚のN型a−Si層17、1000nm厚のI型a−
Si層18、14nm厚のP型a−Si層19を順次プ
ラズマCVDで、次いで透明導電膜20となるITO膜
をスパッタリングで成膜する。次に、透明導電膜20、
フォトダイオード6′、ソース・ドレイン電極16,1
6′の順にパターニングした後、コンタクト層15,1
5′にエッチングする。その後、厚みが1000nmの
a−SiNxをプラズマCVDで成膜し、パターニング
して保護膜21を形成する。更にAlをスパッタリング
して成膜し、パターニングして取り出し電極22を形成
する。このようにして作成された読み取り用薄膜トラン
ジスタ23を有し、50μm×50μmの受光面を有す
るフォトダイオード6′は図3には表われていないが、
200μmピッチで、ガラス基板7上に多数作成されて
フォトダイオードアレイ6を形成する。
を検出するフォトダイオードアレイ6を用意する。この
フォトダイオードアレイ6はガラス基板7に形成され
る。図3に示したフォトダイオードアレイ6について説
明すると、ガラス基板7に厚みが100nmのクロム膜
をスパッタリングで成膜した後パターニングして薄膜ト
ランジスタ23のゲート電極11を形成する。その後、
厚みが300nmのa−SiNxのゲート絶縁膜12
と、100nmのa−Siの活性層13と、活性保護膜
14となる15nmのa−SiNx膜とを夫々プラズマ
CVDで連続して成膜した後、パターニングして活性保
護膜14を形成する。その後、薄膜トランジスタ23
の、コンタクト層15,15′となる厚み100nmの
N型a−SiをプラズマCVDで、ソース電極16、ド
レーン電極16′となる厚みが150nmのCr膜をス
パッタリングで、フォトダイオード6′となる、40n
m厚のN型a−Si層17、1000nm厚のI型a−
Si層18、14nm厚のP型a−Si層19を順次プ
ラズマCVDで、次いで透明導電膜20となるITO膜
をスパッタリングで成膜する。次に、透明導電膜20、
フォトダイオード6′、ソース・ドレイン電極16,1
6′の順にパターニングした後、コンタクト層15,1
5′にエッチングする。その後、厚みが1000nmの
a−SiNxをプラズマCVDで成膜し、パターニング
して保護膜21を形成する。更にAlをスパッタリング
して成膜し、パターニングして取り出し電極22を形成
する。このようにして作成された読み取り用薄膜トラン
ジスタ23を有し、50μm×50μmの受光面を有す
るフォトダイオード6′は図3には表われていないが、
200μmピッチで、ガラス基板7上に多数作成されて
フォトダイオードアレイ6を形成する。
【0017】先に用意した微小レンズ2が埋め込まれた
ガラス基板3とこのフォトダイオードアレイ6を形成し
たガラス基板7とを各レンズ2の集光点が各フォトダイ
オード6′の受光面に合致するようにポリビニルブチラ
ール等の透明接着剤4で張り合わせる(図1)。
ガラス基板3とこのフォトダイオードアレイ6を形成し
たガラス基板7とを各レンズ2の集光点が各フォトダイ
オード6′の受光面に合致するようにポリビニルブチラ
ール等の透明接着剤4で張り合わせる(図1)。
【0018】以上は本発明の一実施例を示すものである
が、本発明は図2に示す如き変形もできる。
が、本発明は図2に示す如き変形もできる。
【0019】すなわち、図2において、微小レンズ2を
埋め込んだガラス基板3のレンズ2側の面に蒸着したシ
ンチレータ1と、このシンチレータ1上に蒸着した反射
膜8とは前記実施例と同一である。そして、前記実施例
と異なる点は微小レンズ2の集光点がガラス基板3の他
面になり、その集光点にフォトダイオードアレイ6のフ
ォトダイオード6′の受光面が形成される。そしてフォ
トレンズアレイ6の保護のためにa−SiNxの保護膜
24が形成される。
埋め込んだガラス基板3のレンズ2側の面に蒸着したシ
ンチレータ1と、このシンチレータ1上に蒸着した反射
膜8とは前記実施例と同一である。そして、前記実施例
と異なる点は微小レンズ2の集光点がガラス基板3の他
面になり、その集光点にフォトダイオードアレイ6のフ
ォトダイオード6′の受光面が形成される。そしてフォ
トレンズアレイ6の保護のためにa−SiNxの保護膜
24が形成される。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、入射したX線25がシ
ンチレータ1で可視光26に変換され、微小レンズ2に
より集光されフォトダイオードに入射するため、フォト
ダイオードからの信号強度を増加させることができると
同時にフォトダイオードの大きさを小さくできるので暗
電流を減少させることができ、S/N比を飛躍的に向上
させることができる。またシンチレータを透過するX線
が微小レンズとガラス基板中で吸収されるので、フォト
ダイオード部のX線照射による劣化を抑制することがで
きる。
ンチレータ1で可視光26に変換され、微小レンズ2に
より集光されフォトダイオードに入射するため、フォト
ダイオードからの信号強度を増加させることができると
同時にフォトダイオードの大きさを小さくできるので暗
電流を減少させることができ、S/N比を飛躍的に向上
させることができる。またシンチレータを透過するX線
が微小レンズとガラス基板中で吸収されるので、フォト
ダイオード部のX線照射による劣化を抑制することがで
きる。
【図1】本発明の一実施例のX線イメージセンサの概略
部分断面図。
部分断面図。
【図2】本発明の他の実施例のX線イメージセンサの概
略部分断面図。
略部分断面図。
【図3】本発明のX線イメージセンサのフォトダイオー
ドアレイ6部の部分拡大断面図。
ドアレイ6部の部分拡大断面図。
1 シンチレータ
2 微小レンズ
3 ガラス基板
6 フォトダイオードアレイ
6′ フォトダイオード
Claims (3)
- 【請求項1】 X線を可視光に変換するシンチレータ
と、変換された可視光を検出するフォトダイオードアレ
イとを設けたX線イメージセンサにおいて、該シンチレ
ータとフォトダイオードアレイとの間に集光レンズアレ
イを設け、該フォトダイオードアレイを構成する夫々の
フォトダイオードの受光面に該シンチレータからの可視
光を集光するようにしたことを特徴とするX線イメージ
センサ。 - 【請求項2】 該集光レンズアレイは平板透明板内に多
数の微小レンズが埋め込まれており、且つ該微小レンズ
の埋め込まれた該平板透明板の一面に該シンチレータを
設けた請求項1に記載のX線イメージセンサ。 - 【請求項3】 該シンチレータからの可視光が該平板透
明板の他面に集光するようにすると共に、該平板透明板
の他面の集光点にフォトダイオードの受光面が形成され
たフォトダイオードアレイを設けた請求項2に記載のX
線イメージセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19428491A JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | X線イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19428491A JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | X線イメージセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0534463A true JPH0534463A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16322045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19428491A Pending JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | X線イメージセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0534463A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007315908A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Ratoc System Engineering Co Ltd | 撮像システム |
JP2012159483A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sony Corp | 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム |
JP2012242397A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | General Electric Co <Ge> | 撮像用検出器及び画像検出の方法 |
KR101280256B1 (ko) * | 2011-08-18 | 2013-07-08 | 주식회사 동부하이텍 | 엑스레이 이미지센서 및 그 제조 방법 |
JP2014062838A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 蛍光検出装置 |
JP2014515659A (ja) * | 2011-04-01 | 2014-07-03 | メドトロニック・ナビゲーション,インコーポレーテッド | X線撮像システムおよび方法 |
US8829450B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-09-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for acquiring images created by penetration of radioactive ray |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP19428491A patent/JPH0534463A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US9880293B2 (en) | 2011-04-01 | 2018-01-30 | Medtronic Navigation, Inc. | X-ray imaging system and method |
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